Het Verhaal Van ‘Oumuamua, De Eerste Bezoeker Uit Een Ander Sterrenstelsel

In oktober 2017 kreeg astrobioloog Karen J. Meech het telefoontje waar elke astronoom op wacht: NASA had de allereerste bezoeker uit een ander sterrenstelsel gezien.

De interstellaire komeet -- een 800 meter lang object dat men uiteindelijk 'Oumuamua doopte, Hawaiiaans voor 'verkenner' of 'boodschapper'-- riep intrigerende vragen op: Was het een brok rotspuin van een nieuw sterrenstelsel, versplinterd materiaal van een supernova-explosie, bewijs van buitenaardse technologie of nog iets heel anders?

In deze boeiende talk vertelt Meech het verhaal van hoe haar team in een race tegen de klok probeerde om antwoorden te vinden over dit onverwachte geschenk van ver weg.

"De NASA is altijd op de uitkijk voor mogelijke botsingen met een asteroïde en daarom speurt de Pan-STARRS-telescoop elke nacht de hemel af. Elke morgen worden verdachte objecten onderzocht door Pan-STARRS-medewerkers en meestal afgedaan als onbelangrijk.

Maar op 19 oktober 2017 ontdekte Pan-STARRS een object dat snel tussen de sterren bewoog, maar dit keer lieten de gebruikelijke metingen van positie en snelheid een compleet ander beeld zien. Op de 22e oktober hadden we voldoende data waardoor we ons realiseerden dat dit object niet uit ons zonnestelsel kwam. Krijg nou wat. Dat was toen ik het telefoontje kreeg, het telefoontje waar alle zonnestelsel- astronomen op zitten te wachten.

Laat me uitleggen hoe opwindend dit was. (Gelach) NASA wacht al op een interstellaire komeet in ons zonnestelsel sinds de jaren 70, maar tot nu toe zagen we nooit iets. Ons eigen zonnestelsel is enorm. Een pakketje versturen van het dichtstbijzijnde sterrensysteem, 4,4 lichtjaar verwijderd, kost al meer dan 50.000 jaar. Dus is dit echt een buitenkans.

De interstellaire bezoeker kwam in ons zonnestelsel van boven het vlak van de planeten. Hij kwam uit de richting van het sterrenbeeld Lier en passeerde het dichtst bij de zon op 9 september, binnen de baan van Mercurius. Dit is geen ongebruikelijk nabije passage of ongewone afstand. Het is echter veel makkelijker om nabije objecten te zien. Op 14 oktober, voordat we hem ontdekten, kwam hij het dichtst langs de Aarde, op zo'n 24 miljoen kilometer. Dat is voor astronomische begrippen erg dichtbij.

We gebruikten liever niet zijn omslachtige catalogusnaam, dus noemden we hem korte tijd ‘Rama’ naar het cilindrische ruimteschip dat door ons zonnestelsel kwam in Arthur C. Clarkes science fiction klassieker uit 1973. Maar dat was eigenlijk ook niet juist, dus ter ere van het feit dat hij was ontdekt door een telescoop in Hawaï, vroegen wij twee experts in Hawaïaanse cultuur -- een Hawaïaanse zeevaarder en een linguïst -- om een naam voor te stellen. Zij stelden ‘Oumuamua voor, wat 'verkenner' of 'boodschapper' uit het verre verleden betekent.

Deze ontdekking was belangrijk om meerdere redenen, maar voor mij is het belangrijkste wat ‘Oumuamua ons kan leren over de geschiedenis van ons zonnestelsel. Het proces van de geboorte van een nieuw zonnestelsel en de groei van planeten kan gewelddadig en rommelig zijn. Restanten ijzig en rotsig puin worden weggeschoten uit het nieuwe zonnestelsel terwijl de grote planeten zich een weg banen door de schijf van stof waaruit ze zijn gevormd.

Heb je ooit een emotionele rilling gevoeld of iets dat zo spannend is, dat het langs je ruggengraat op en neer gaat? Of iets dat je zeer diep emotioneel raakt? Nou, dat was dit voor mij. Dit was mijn wow-moment. Hier was echt een stuk materiaal vanuit een ander zonnestelsel zo dichtbij dat we het konden observeren.

Wat wil je dan weten over ‘Oumuamua, de allereerste bezoeker uit een ander sterrensysteem? Nou, ik kan wel een miljoen dingen bedenken, maar wat je wilt is één ding, en wat je kunt krijgen een ander. En ‘Oumuamua ging steeds verder weg en werd snel minder helder.

In de loop van ongeveer één week, nam zijn helderheid af met een factor 100. Dat was al de tijd die wij zouden krijgen om hem makkelijk te bestuderen. Dus moesten we het proces om telescoop-tijd te krijgen -- normaal een fikse strijd, en een peer-review proces dat maanden in beslag kan nemen -- terugbrengen tot minder dan een paar dagen. We begonnen de 'beleefde' competitie voor middelen.

Oké, ik wind er geen doekjes om. Het was een zware strijd. We lieten alles uit onze handen vallen, we werkten rond de klok en poogden om perfect geformuleerde voorstellen te maken om op te sturen naar de directies van observatoria.

Het goede nieuws is: we kregen de tijd. Vanuit een volstrekt egoïstisch standpunt is het eerste dat we graag willen weten hoe massief ‘Oumuamua is. Want laten we wel wezen, hij kwam rakelings langs de Aarde, en we wisten er pas van nadat hij was gepasseerd. Hoe erg was het geweest als hij de Aarde niet had gemist?

De botsingsenergie is afhankelijk van het kwadraat van de snelheid keer de massa, en de massa hangt af van hoe groot hij is en waar hij van gemaakt is. Hoe groot is dan ‘Oumuamua en wat is zijn vorm? Dat kunnen we afleiden uit zijn helderheid.

Als je me niet gelooft, denk dan aan het verschil in helderheid tussen een vuurvlieg in je achtertuin en de navigatielichten van een vliegtuig ver weg. Je weet dat het vliegtuig veel helderder is -- het lijkt alleen heel zwak omdat het zo ver weg is.

Wat we ook moeten weten, is hoe reflecterend het oppervlak van ‘Oumuamua is, en daar hebben we geen idee van, maar het is redelijk om aan te nemen dat het sterk lijkt op kleine asteroïden en kometen in ons zonnestelsel, of, in technische termen, ergens tussen het weerkaatsingsvermogen van houtskool en nat zand.

Tegenwoordig worden de meeste grote telescopen gebruikt in de zogenaamde 'service mode', wat betekent dat we zorgvuldig alle instructies moeten uitwerken en die sturen we dan naar de telescoop-operator, om daarna ongerust te wachten tot de data terugkomen, biddend tot weergoden.

Nou denk ik dat meesten van jullie geen carrière hebben die volledig afhangt van de vraag of het afgelopen nacht bewolkt was. Want wij krijgen hier geen tweede kans. Omdat het weer heel gunstig was, besloot ‘Oumuamua om dat niet te zijn. Zijn helderheid was niet constant.

Hier zien we ‘Oumuamua racen tussen de sterren. Het is hier in het midden. De sterren bewegen hier omdat de telescoop zijn beweging volgt. Het begon zwak en toen werd het helderder, zwakker, helderder, en weer zwakker. Alsof het zonlicht reflecteert van de vier zijden van een langwerpig object.

De extreme helderheidsverandering leidde ons naar een ongelofelijke conclusie over zijn vorm. Zoals te zien in deze artist's impression is ‘Oumuamua blijkbaar erg lang en smal, met een as-verhouding van ongeveer 10 tot 1. Uitgaande van een donker object, betekent dat hij zo'n 800 meter lang is.

Er is niets in ons zonnestelsel dat hier op lijkt. We hebben slechts een handvol objecten die zelfs maar een as-verhouding hebben groter dan 5 tot 1. Dus weten we niet hoe dit gevormd is, maar hij zou een onderdeel kunnen zijn van het geboorteproces van zijn eigen zonnestelsel.

‘Oumuamua varieerde elke 7,34 uur in helderheid. Althans, dat dachten we. Toen meer gegevens van andere teams binnenkwamen, hadden die andere cijfers. Waarom is het zo dat hoe meer we weten, hoe moeilijker het te interpreteren is? Het blijkt dat ‘Oumuamua niet op een simpele manier roteert. Hij wiebelt als een tol. Terwijl hij rond zijn korte as draait, rolt hij ook om zijn lange as en schommelt hij op en neer.

Deze energieke, opgezweepte beweging is bijna zeker het resultaat van de gewelddadige manier waarmee hij uit zijn eigen zonnestelsel is gegooid. De manier waarop we zijn vorm uit zijn helderheid afleiden hangt zeer sterk af van de manier waarop hij draait. Dus moesten we uitvinden hoe hij er zou uitzien. Zoals te zien in dit mooie schilderij van ruimteartiest Bill Hartmann, denken we dat 'Oumuamua meer een soort afgeplatte ovaal is.

Maar laten we teruggaan naar de energetica. Waar is hij van gemaakt? Het liefst zouden we natuurlijk een stukje van ‘Oumuamua hebben in het laboratorium, zodat we hem in detail kunnen bestuderen. Maar aangezien het zelfs private ruimtevaartbedrijven niet lukt om een ruimtevaartuig binnen een week richting zoiets als dit te sturen, zijn astronomen afhankelijk van waarnemingen op afstand.

Astronomen kijken dan naar hoe het licht reageert met het oppervlak. Sommige kleuren worden geabsorbeerd -- wat een chemische vingerafdruk vormt -- en andere kleuren weer niet. Aan de andere kant zullen sommige stoffen meer blauw of rood licht efficiënt weerkaatsen. ‘Oumuamua weerkaatst meer rood licht, waardoor hij erg lijkt op de organische, rijke oppervlakte van de komeet, onlangs bezocht door het Rosetta-ruimtevaartuig.

Maar niet alles dat roodachtig uitziet heeft dezelfde samenstelling. Zo kunnen mineralen met kleine stukjes ijzer aan de oppervlakte er ook rood uitzien, net zoals de donkere kant van Saturnus' maan Iapetus, zoals te zien op deze plaatjes van de Cassini-sonde. Nikkel-ijzer-meteorieten, anders gezegd, metaal, kunnen er ook rood uitzien.

Terwijl we dus niet weten wat er aan de oppervlakte is, weten we nog minder, over wat er van binnen zit. Wat we echter wel weten is dat hij tenminste sterk genoeg moet zijn om niet uit elkaar te vliegen door de draaiing, dus heeft hij waarschijnlijk een dichtheid zoals die van rotsige asteroïden; of misschien wel hoger, zoals van metaal.

Op zijn minst wil ik jullie dit laten zien: een van de mooie kleurenplaten die we hebben gekregen van een van de grondtelescopen. Oké, ik geef toe, het is niet al te spectaculair. (Gelach) We hebben gewoon de resolutie niet. Zelfs de Hubble-ruimtetelescoop geeft ons geen veel beter plaatje. Maar het belang van de Hubble-data waren niet de mooie plaatjes, maar het verlengde onze observaties met tweeëneenhalve maand sinds de ontdekking. Dat betekent dat we meer plaatsbepaling langs de baan kregen, die ons hopelijk helpt om uit te zoeken waar ‘Oumuamua vandaan kwam.

Dus, wat is ‘Oumuamua nu precies? We geloven vast dat hij waarschijnlijk een archeologisch overblijfsel is van het geboorteproces van een ander planetensysteem, een soort hemels wrakhout. Sommige wetenschappers denken dat ‘Oumuamua misschien vlak bij een ster gevormd is die veel dichter is dan onze eigen, en dat de getijdekrachten van de ster het planetaire materiaal versplinterden, vroeg in de wording van het zonnestelsel.

Anderen suggereren echter dat hij misschien zo is gevormd tijdens de doodsstuipen van de ster, misschien tijdens een supernova-explosie, toen planetair materiaal versplinterd werd.

Wat hij ook is, wij geloven dat hij een natuurlijk object is, maar we kunnen niet bewijzen dat hij niet iets kunstmatigs is. De kleur, de bijzondere vorm, de kantelende beweging kunnen allemaal andere verklaringen hebben.

Hoewel we niet geloven dat dit buitenaardse technologie is, ligt een experiment voor de hand: zoeken naar een radiosignaal. Dat is precies wat het Breakthrough Listen project deed, maar tot nu toe is ‘Oumuamua volledig stil gebleven. Als we nu een ruimteschip naar ‘Oumuamua konden sturen om deze vraag voorgoed te beantwoorden. Ja, we hebben die technologie in huis, maar het zou een lange en dure reis worden, en we zouden zo ver van de zon komen dat de uiteindelijk aanvliegroute erg moeilijk zou worden. Daarom denk ik dat ‘Oumuamua ons waarschijnlijk veel meer kan leren, en nog meer verrassingen in petto hebben als wetenschappers zoals ik blijven werken met de data.

Nog belangrijker is, denk ik, dat deze bezoeker van ver eigenlijk vooral laat zien dat ons zonnesysteem niet geïsoleerd is. We zijn deel van een veel groter geheel, in feite zijn we mogelijk zelfs omgeven door interstellaire bezoekers terwijl we het niet eens weten.

Dit onverwachte cadeau heeft misschien meer vragen opgeroepen dan beantwoord, maar wij waren de eersten die 'Hallo' zeiden tegen de bezoeker uit een ander zonnestelsel. Dank u wel. (Applaus)

Jedidah Isler: Dank je wel, Karen. Ik heb natuurlijk genoten van je verhaal. Als ik me goed herinner, vonden we hem tamelijk laat in zijn tocht naar ons toe. Zullen toekomstige technologieën, zoals de Large Synoptic Survey telescoop ons helpen om deze dingen eerder te ontdekken?

Karen Meech: Ja. We hopen dat we dan veel meer van deze dingen gaan zien, en idealiter zou je er graag één vinden terwijl hij nog naar de zon toe gaat, want je wilt tijd krijgen om alle onderzoek te doen, of zelfs nog beter, als je een ruimtevaartuig klaar hebt staan, geparkeerd ergens in L4 of L5 positie, in de buurt van de Aarde, zodat als er iets aankomt, je er achteraan kunt jagen.

JI: Fantastisch, ontzettend bedankt. Karen nogmaals bedankt!" (Applaus)

 

Bron: TED.com